基于嵌入式系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)教程

第1章 基于ARM的嵌入式系統(tǒng)與開發(fā)簡介

1.1 嵌入式系統(tǒng)的基本概念

1.2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

1.3 嵌入式操作系統(tǒng)概述

1.4 ARM處理器介紹

第2章 Super-ARM教學(xué)實驗系統(tǒng)

2.1 Super-ARM 教學(xué)實驗系統(tǒng)的特點

2.2 Super-ARM教學(xué)實驗系統(tǒng)的組成

2.2.1 模塊化設(shè)計的實驗箱

2.2.2 完善的編譯調(diào)試環(huán)境

2.3 Super-ARM教學(xué)實驗系統(tǒng)硬件的使用

2.3.1 主板資源、接口及其配置

2.3.2 底板資源、接口及其配置

2.3.3 核心板的使用

2.3.4 擴(kuò)展板的使用

2.4 Super-ARM教學(xué)實驗系統(tǒng)軟件的使用

2.4.1 Super-ARM-Demo的使用

2.4.2 Linux-Demo的使用

2.4.3 Linux-Demo的基本操作

2.5 基于JTAG的Flash下載軟件

2.5.1 JTAG下載軟件的安裝

2.5.2 JTAG下載軟件的使用

第3章 軟件實驗環(huán)境介紹

3.1 基于ARM的嵌入式開發(fā)環(huán)境與工具

3.1.1 ARM Developer Suite(ADS)

3.1.2 RealView Developer Suite(RVDS)

3.1.3 ARM硬件仿真器Multi-ICE與Multi-Trace

3.1.4 ARM新版硬件仿真套件RealView-ICE與RealView-Trace

3.1.5 德國Lauterbach公司的TRACE32開發(fā)系統(tǒng)

3.2 ARM Developer Suite(ADS)的安裝與使用

3.2.1 ARM Developer Suite(ADS)的安裝

3.2.2 ADS系統(tǒng)配置

3.2.3 工程項目管理

3.2.4 代碼編譯與鏈接

3.2.5 加載調(diào)試

3.2.6 實驗軟件平臺與硬件平臺的鏈接

第4章 基于ARM的嵌入式軟件開發(fā)基礎(chǔ)實驗

4.1 ARM和Thumb指令系統(tǒng)及上機(jī)實驗

4.2 C語言編程及上機(jī)實驗

4.3 C語言與匯編語言交互工作實驗

第5章 基本接口實驗

5.1 ARM啟動及工作模式切換實驗

5.2 I/O控制及LED顯示實驗

5.3 中斷處理編程及實驗

5.4 定時器及時鐘中斷實驗

5.5 Flash驅(qū)動編程及實驗

5.6 Nand Flash驅(qū)動編程及實驗

5.7 實時時鐘實驗

5.8 I2C驅(qū)動編程及實驗

5.9 Altera EPM3032A 編程實驗

第6章 人機(jī)接口實驗

6.1 矩陣鍵盤編程及實驗

6.2 LCD真彩色顯示驅(qū)動編程及實驗

6.3 觸摸屏(TouchPanel)控制實驗

6.4 嵌入式系統(tǒng)漢字顯示實驗

6.5 A/D轉(zhuǎn)換編程及實驗

第7章 通信和總線接口實驗

7.1 串口通信實驗

7.2 USB1.1協(xié)議及S3C2410 USB設(shè)備實驗

7.3 以太網(wǎng)通信實驗

7.4 I2S總線驅(qū)動音頻實驗

7.5 GPRS編程與實驗

7.6 GPS編程與實驗

7.7 藍(lán)牙編程與實驗

7.8 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動編程及實驗

第8章 實時操作系統(tǒng)實驗

8.1 RTOS基礎(chǔ)和Nucleus移植實驗

8.2 Nucleus應(yīng)用實驗

參考文獻(xiàn)

第1章 嵌入式系統(tǒng)簡介

1.1 嵌入式系統(tǒng)的含義

1.2 對比嵌入式系統(tǒng)與通用計算系統(tǒng)

1.3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程

1.4 嵌入式系統(tǒng)的分類

1.4.1 基于時代的分類

1.4.2 基于復(fù)雜度和性能的分類

1.5 嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

1.6 嵌入式系統(tǒng)的用途

1.6.1 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)顯示

1.6.2 數(shù)據(jù)通信

1.6.3 數(shù)據(jù)（信號）處理

1.6.4 監(jiān)測

1.6.5 控制

1.6.6 專用用戶界面

1.7 adidas公司推出的智能跑鞋嵌入式技術(shù)與生活方式的創(chuàng)新結(jié)合

1.8 本章小結(jié)

1.9 重要術(shù)語

1.10 課后習(xí)題

1.11 復(fù)習(xí)題

第2章 典型的嵌入式系統(tǒng)

2.1 嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核

2.1.1 通用處理器與專用處理器

2.1.2 專用集成電路

2.1.3 可編程邏輯器件

2.1.4 商用現(xiàn)貨

2.2 存儲器

2.2.1 程序存儲器

2.2.2 讀-寫存儲器/隨機(jī)存取存儲器

2.2.3 基于接口類型的存儲器分類

2.2.4 存儲器映射

2.2.5 嵌入式系統(tǒng)中的存儲器選型

2.3 傳感器與激勵器

2.3.1 傳感器

2.3.2 激勵器

2.3.3 i/o子系統(tǒng)

2.4 通信接口

2.4.1 板上通信接口

2.4.2 外部通信接口

2.5 嵌入式固件

2.6 系統(tǒng)其他元件

2.6.1 復(fù)位電路

2.6.2 欠壓保護(hù)電路

2.6.3 振蕩器

2.6.4 實時時鐘

2.6.5 看門狗定時器

2.7 pcb與無源元件

2.8 本章小結(jié)

2.9 重要術(shù)語

2.10 課后習(xí)題

2.11 復(fù)習(xí)題

2.12 實驗練習(xí)題

第3章 嵌入式系統(tǒng)的特征與質(zhì)量屬性

3.1 嵌入式系統(tǒng)的特征

3.1.1 面向特定應(yīng)用和特定領(lǐng)域

3.1.2 反饋與實時性

3.1.3 能夠在惡劣環(huán)境中工作

3.1.4 分布式

3.1.5 尺寸小、重量輕

3.1.6 低功耗、節(jié)能

3.2 嵌入式系統(tǒng)的質(zhì)量屬性

3.2.1 工作模式下的質(zhì)量屬性

3.2.2 非工作模式下的質(zhì)量屬性

3.3 本章小結(jié)

3.4 重要術(shù)語

3.5 課后習(xí)題

3.6 復(fù)習(xí)題

第4章 嵌入式系統(tǒng)面向特定應(yīng)用與特定領(lǐng)域

4.1 洗衣機(jī) 面向特定應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)

4.2 汽車 面向特定領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)

4.2.1 汽車嵌入式系統(tǒng)工作的內(nèi)部情況

4.2.2 汽車通信總線

4.2.3 汽車嵌入式市場上的主流廠商

4.3 本章小結(jié)

4.4 重要術(shù)語

4.5 課后習(xí)題

4.6 復(fù)習(xí)題

第5章 使用8位微控制器8051設(shè)計嵌入式系統(tǒng)

5.1 控制器選型時需要考慮的因素

5.1.1 功能集合

5.1.2 運行速度

5.1.3 代碼存儲空間

5.1.4 數(shù)據(jù)存儲空間

5.1.5 開發(fā)環(huán)境支持

5.1.6 可用性

5.1.7 功耗

5.1.8 成本

5.2 選用8051微控制器的原因

5.3 基于8051的設(shè)計

5.3.1 8051的基本架構(gòu)

5.3.2 存儲器結(jié)構(gòu)

5.3.3 寄存器

5.3.4 振蕩器

5.3.5 端口

5.3.6 中斷

5.3.7 8051中斷系統(tǒng)

5.3.8 定時器

5.3.9 串口

5.3.10 復(fù)位電路

5.3.11 省電節(jié)能模式

5.4 8052微控制器

5.5 8051/52的衍生產(chǎn)品

5.5.1 atmel公司的at89c51rd2/ed2

5.5.2 maxim公司的ds80c320/ds80c323

5.6 本章小結(jié)

5.7 重要術(shù)語

5.8 課后習(xí)題

5.9 復(fù)習(xí)題

5.10 實驗練習(xí)題

第6章 基于8051微控制器的編程

6.1 8051支持的各種尋址模式

6.1.1 直接尋址

6.1.2 間接尋址

6.1.3 寄存器尋址

6.1.4 立即尋址

6.1.5 索引尋址

6.2 8051指令集

6.2.1 數(shù)據(jù)傳輸指令

6.2.2 算術(shù)運算指令

6.2.3 邏輯指令

6.2.4 布爾運算指令

6.2.5 程序控制轉(zhuǎn)移指令

6.3 本章小結(jié)

6.4 重要術(shù)語

6.5 課后習(xí)題

6.6 復(fù)習(xí)題

6.7 實驗練習(xí)題

第7章 軟硬件協(xié)同設(shè)計與程序建模

7.1 軟硬件協(xié)同設(shè)計的基本概念

7.2 嵌入式設(shè)計的計算模型

7.2.1 數(shù)據(jù)流程圖模型

7.2.2 控制數(shù)據(jù)流程圖

7.2.3 狀態(tài)機(jī)模型

7.2.4 順序程序模型

7.2.5 并發(fā)處理模型/通信處理模型

7.2.6 面向?qū)ο竽Ｐ?/p>

7.3 統(tǒng)一建模語言簡介

7.3.1 uml構(gòu)建塊

7.3.2 uml工具

7.4 軟硬件權(quán)衡

7.5 本章小結(jié)

7.6 重要術(shù)語

7.7 課后習(xí)題

7.8 復(fù)習(xí)題

7.9 實驗練習(xí)題

第2部分 嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)

第8章 嵌入式硬件設(shè)計與開發(fā)

8.1 模擬電子元件

8.2 數(shù)字電子元件

8.2.1 集電極開路與三態(tài)輸出

8.2.2 邏輯門

8.2.3 緩沖器

8.2.4 鎖存器

8.2.5 譯碼器

8.2.6 編碼器

8.2.7 多路復(fù)用器

8.2.8 多路輸出選擇器

8.2.9 組合電路

8.2.10 時序電路

8.3 vlsi與集成電路設(shè)計

8.4 電子設(shè)計自動化工具

8.5 orcad eda工具的用法

8.6 使用orcad的capture cis 工具實現(xiàn)電路圖設(shè)計

8.6.1 電路圖繪制窗口

8.6.2 電路圖繪圖工具

8.6.3 電路圖繪制明細(xì)

8.6.4 創(chuàng)建元件編號

8.6.5 設(shè)計規(guī)則檢查

8.6.6 創(chuàng)建材料清單

8.6.7 創(chuàng)建網(wǎng)表

8.7 pcb布局布線設(shè)計

8.7.1 布局布線構(gòu)建塊

8.7.2 使用orcad布局布線工具完成布局布線設(shè)計

8.7.3 pcb布局布線準(zhǔn)則

8.8 印刷電路板制造

8.8.1 各種類型的pcb

8.8.2 pcb制造方法

8.8.3 pcb設(shè)計完成后，電路板外形及其調(diào)試測試

8.9 本章小結(jié)

8.10 重要術(shù)語

8.11 課后習(xí)題

8.12 復(fù)習(xí)題

8.13 實驗練習(xí)題

第9章 嵌入式固件設(shè)計與開發(fā)

9.1 嵌入式固件設(shè)計方法

9.1.1 基于超循環(huán)的方法

9.1.2 基于嵌入式操作系統(tǒng)的方法

9.2 嵌入式固件開發(fā)語言

9.2.1 基于匯編語言的開發(fā)

9.2.2 基于高級語言的開發(fā)

9.2.3 匯編語言與高級語言混合編程

9.3 嵌入式c編程

9.3.1 對比c語言與嵌入式c語言

9.3.2 對比編譯器與交叉編譯器

9.3.3 在嵌入式c編程中使用c語言

9.4 本章小結(jié)

9.5 重要術(shù)語

9.6 課后習(xí)題

9.7 復(fù)習(xí)題

9.8 實驗練習(xí)題

第10章 基于實時操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

10.1 操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

10.2 操作系統(tǒng)分類

10.2.1 通用操作系統(tǒng)

10.2.2 實時操作系統(tǒng)

10.3 任務(wù)、進(jìn)程與線程

10.3.1 進(jìn)程

10.3.2 線程

10.4 多處理與多任務(wù)

10.5 任務(wù)調(diào)度

10.5.1 非搶占式調(diào)度

10.5.2 搶占式調(diào)度

10.6 結(jié)合使用線程、進(jìn)程與調(diào)度

10.7 任務(wù)通信

10.7.1 存儲器共享

10.7.2 消息傳遞

10.7.3 遠(yuǎn)程過程調(diào)用與套接字

10.8 任務(wù)同步

10.8.1 任務(wù)通信/同步問題

10.8.2 任務(wù)同步技術(shù)

10.9 設(shè)備驅(qū)動程序

10.10 選擇rtos的方法

10.10.1 功能性需求

10.10.2 非功能性需求

10.11 本章小結(jié)

10.12 重要術(shù)語

10.13 課后習(xí)題

10.14 復(fù)習(xí)題

10.15 實驗練習(xí)題

第11章 基于vxworks與microc/os-iirtos的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計簡介

11.1 vxworks

11.1.1 任務(wù)創(chuàng)建與管理

11.1.2 任務(wù)調(diào)度

11.1.3 內(nèi)核服務(wù)

11.1.4 任務(wù)間通信

11.1.5 任務(wù)同步與互斥

11.1.6 中斷處理

11.1.7 監(jiān)控任務(wù)執(zhí)行的看門狗

11.1.8 定時與定時基準(zhǔn)

11.1.9 vxworks開發(fā)環(huán)境

11.2 microc/os-ii

11.2.1 任務(wù)創(chuàng)建與管理

11.2.2 內(nèi)核函數(shù)與初始化

11.2.3 任務(wù)調(diào)度

11.2.4 任務(wù)間通信

11.2.5 互斥與任務(wù)同步

11.2.6 定時與定時基準(zhǔn)

11.2.7 存儲器管理

11.2.8 中斷處理

11.2.9 microc/os-ii開發(fā)環(huán)境

11.3 本章小結(jié)

11.4 重要術(shù)語

11.5 課后習(xí)題

11.6 復(fù)習(xí)題

11.7 實驗練習(xí)題

第12章 嵌入式硬件與固件的集成與測試

12.1 硬件與固件的集成

12.1.1 離線編程

12.1.2 在系統(tǒng)編程

12.1.3 在應(yīng)用編程

12.1.4 使用廠家編程芯片

12.1.5 對基于操作系統(tǒng)的器件實現(xiàn)固件加載

12.2 電路板加電

12.3 本章小結(jié)

12.4 重要術(shù)語

12.5 復(fù)習(xí)題

第13章 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

13.1 集成開發(fā)環(huán)境

13.1.1 基于8051的keil&muvision3

13.1.2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)ide概述

13.2 交叉編譯過程中生成的各種文件

13.2.1 列表文件（.lst）

13.2.2 預(yù)處理器輸出文件

13.2.3 目標(biāo)文件（.obj）

13.2.4 map文件（.map）

13.2.5 hex文件（.hex）

13.3 反匯編器與反編譯器

13.4 模擬器、仿真器與調(diào)試

13.4.1 模擬器

13.4.2 仿真器與調(diào)試器

13.5 目標(biāo)硬件調(diào)試

13.5.1 放大鏡

13.5.2 萬用表

13.5.3 數(shù)字cro

13.5.4 邏輯分析儀

13.5.5 函數(shù)生成器

13.6 邊界掃描

13.7 本章小結(jié)

13.8 重要術(shù)語

13.9 課后習(xí)題

13.10 復(fù)習(xí)題

13.11 實驗練習(xí)題

第14章 產(chǎn)品外殼設(shè)計與開發(fā)

14.1 產(chǎn)品外殼設(shè)計工具

14.2 產(chǎn)品外殼開發(fā)技術(shù)

14.2.1 外殼手工設(shè)計

14.2.2 快速原型開發(fā)

14.2.3 加工與制模

14.2.4 金屬薄板

14.2.5 商用現(xiàn)貨外殼

14.3 本章小結(jié)

14.4 重要術(shù)語

14.5 課后習(xí)題

14.6 復(fù)習(xí)題

第15章 嵌入式產(chǎn)品開發(fā)生命周期

15.1 edlc的含義

15.2 edlc的作用

15.3 edlc的目標(biāo)

15.3.1 保障產(chǎn)品質(zhì)量

15.3.2 通過管理降低風(fēng)險并預(yù)防缺陷

15.3.3 提高生產(chǎn)效率

15.4 edlc的各個階段

15.4.1 需求

15.4.2 概念成型

15.4.3 分析

15.4.4 設(shè)計

15.4.5 開發(fā)與測試

15.4.6 部署

15.4.7 支持

15.4.8 升級

15.4.9 退市

15.5 edlc方法（edlc建模）

15.5.1 線性/瀑布模型

15.5.2 迭代/增量模型（也稱為噴泉模型）

15.5.3 原型/演化模型

15.5.4 螺旋模型

15.6 本章小結(jié)

15.7 重要術(shù)語

15.8 課后習(xí)題

15.9 復(fù)習(xí)題

第16章 嵌入式產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

16.1 嵌入式系統(tǒng)處理器發(fā)展趨勢

16.1.1 片上系統(tǒng)

16.1.2 多核處理器/片上多處理器

16.1.3 可重構(gòu)處理器

16.2 嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展趨勢

16.3 開發(fā)語言發(fā)展趨勢

16.3.1 基于java的嵌入式開發(fā)

16.3.2 基于.net cf的嵌入式開發(fā)

16.4 開放式標(biāo)準(zhǔn)、框架與聯(lián)盟

16.4.1 開放式移動聯(lián)盟

16.4.2 開放式手機(jī)聯(lián)盟

16.4.3 android

16.4.4 openmoko

16.5 瓶頸

16.5.1 存儲器性能

16.5.2 缺少標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行力度不夠

16.5.3 缺少專業(yè)的人力資源

附錄a pic系列微控制器、avr系列微控制器、arm處理器簡介

附錄b 設(shè)計案例研究

參考文獻(xiàn)